淺析地理信息系統(tǒng)在礦產(chǎn)勘探中應(yīng)用和存在問題

摘要:本文首先闡述了國內(nèi)外地理信息系統(tǒng)在礦產(chǎn)勘探中的應(yīng)用概況，對煤礦現(xiàn)有地理信息系統(tǒng)的建模方法和使用中存在的問題進(jìn)行了分析，提出了解決問題的對策。

關(guān)鍵詞:地理信息系統(tǒng);礦產(chǎn)勘探煤;建模方法;問題與對策

1、地理信息系統(tǒng)基本內(nèi)涵

隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)日新月異的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)在各個領(lǐng)域越來越發(fā)揮著重要的作用。該系統(tǒng)有著良好的兼容和延伸性，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的加快，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中巖土工程項目的數(shù)量在不斷加大，以往的巖土工程相關(guān)報告以書面形式提交。各個單位提交各自的報告，建設(shè)單位進(jìn)行存檔備案。報告已經(jīng)存檔往往意味著難以“重見天日”。有了新的建設(shè)項目，即使附近有巖土工程的資料，往往因為信息的不透明，管理制度的不健全而無法發(fā)揮原有巖土工程資料的價值。如果將區(qū)域內(nèi)的巖土工程資料整理歸納融入地理信息系統(tǒng)中，進(jìn)行模塊化處理，聯(lián)網(wǎng)接入，那么將會大幅提高巖土工程的效率，同時產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建節(jié)約型和科學(xué)型社會的理念。

地理信息系統(tǒng)有時又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)處理、管理的對象是多種地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問題。

2、GIS在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域中的應(yīng)用

GIS已在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中得到廣泛應(yīng)用，并取得許多矚目成果。美國、加拿大、澳大利亞早在1985～1989 年就將其應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查和填圖。目前，澳大利亞開始利用計算機(jī)筆記本以數(shù)字形式采集野外地質(zhì)數(shù)據(jù)，建立有關(guān)數(shù)據(jù)庫，我國也建立了中國金礦大型數(shù)據(jù)庫，對中國大地構(gòu)造1～3級單元按最新研究動態(tài)進(jìn)行劃分并建立屬性表，結(jié)合其他成礦信息，進(jìn)行成礦GIS分析，預(yù)測區(qū)域成礦靶區(qū)。在國內(nèi)，原地礦部系統(tǒng)許多單位已購買一些MAPGIS，GIS已開始普遍應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查。此外，還有一些利用國外GIS進(jìn)行礦產(chǎn)資源研究與建立地學(xué)多源信息系統(tǒng)的新成果。

3、 GIS系統(tǒng)空間分析及建模方法

3.1 GIS 空間分析

空間分析就是需要通過注入GIS 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，不管是巖土工程還是其他先關(guān)的數(shù)據(jù)，它需要這些數(shù)據(jù)通過特定的關(guān)系建立其聯(lián)系來，如坐標(biāo)、經(jīng)緯度、海拔高度、甚至于其他一切跟所要分析的空間相關(guān)的數(shù)據(jù)。

3.2 建模方法

① 數(shù)據(jù)建模。將城市規(guī)劃或者區(qū)域地圖與在不同建設(shè)場地的巖土工程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來是很困難的。然而，GIS能夠描述地表、地下和大氣的二維三維特征。例如，GIS能夠?qū)⒎磻?yīng)特定區(qū)域內(nèi)的建筑物、地下水等快速制圖。而在這個特定區(qū)域內(nèi)的工程巖土數(shù)據(jù)可以疊加在該圖上進(jìn)行分析論證，得出結(jié)果。如該區(qū)域內(nèi)進(jìn)行巖土工程對建筑物的影響，對地下水的影響等。

② 拓?fù)浣?。在過去的一定年限，在擬建設(shè)場地邊上有沒有任何其他的建筑物建設(shè)過?有沒有任何滿足在一定距離內(nèi)且滿足某個條件的這類建設(shè)項目? GIS 可以識別并分析這種在數(shù)字化空間數(shù)據(jù)中的這種空間關(guān)系。這些拓?fù)潢P(guān)系允許進(jìn)行復(fù)雜的空間建模和分析。地理實(shí)體音的拓?fù)潢P(guān)系包括連接(什么和什么相連)、包含(什么在什么之中)、還有鄰近(兩者之間的遠(yuǎn)近)。

③ 網(wǎng)絡(luò)建模。如果所有在某個區(qū)域內(nèi)多個建設(shè)場地同時進(jìn)行，那么對地下水的影響有多大?基坑變形量有多大，有沒有達(dá)到限定值?GIS 能模擬出地下水流動的路徑，諸如坡度、速度限值;基坑的變形數(shù)據(jù)等都可以納入這個模型使得模擬得更精確。網(wǎng)絡(luò)建模通常用于水文建模。

4、地理信息系統(tǒng)存在的問題及對策

4. 1存在的問題

GIS在地質(zhì)中的應(yīng)用存在著許多問題，應(yīng)考慮解決或加以避免。主要包括(1)GIS分析對設(shè)備要求較高，故硬件花費(fèi)較大。(2)GIS以處理大量綜合信息為特征，與軟件和硬件相比，資料花費(fèi)所占比例可能更大，而信息量不足時往往不能進(jìn)行GIS分析或無法獲得可信結(jié)果。(3)GIS所需信息涉及面極廣，包括地質(zhì)圖和各種其他基礎(chǔ)圖件(構(gòu)造、巖漿巖、礦產(chǎn)、巖相古地理) 、化探及物探數(shù)據(jù)、巖石地化數(shù)據(jù)、地層古生物資料、古地磁數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)、航片、礦產(chǎn)數(shù)據(jù)(品位、儲量、有益組分、微量元素等) 、勘探工程圖等，收集資料既耗時又昂貴，建立大型數(shù)據(jù)庫之有關(guān)人員須具有豐富的專業(yè)經(jīng)驗和深厚的計算機(jī)基礎(chǔ)。這些因素都會影響到GIS在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中廣泛而深入的應(yīng)用。

4.2 解決問題的對策

建立適于GIS分析的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫決非易事，有質(zhì)量問題的數(shù)據(jù)庫將導(dǎo)致錯誤的分析結(jié)果，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)會影響到數(shù)據(jù)的交流與匯總從而造成大量重復(fù)勞動。筆者建議在下屬三個方面做好改進(jìn)工作。

首先，過去許多數(shù)據(jù)沒有準(zhǔn)確位置，不便采用。其次，數(shù)據(jù)引用出處不詳?shù)那闆r在國內(nèi)文獻(xiàn)中頗為普遍，致使建庫者稍不留意會吸收大量重復(fù)數(shù)據(jù)，這顯然會干擾數(shù)據(jù)的概率分布圖式。

再者， GIS分析結(jié)果與數(shù)據(jù)質(zhì)量息息相關(guān)，而許多文獻(xiàn)卻缺乏對數(shù)據(jù)的細(xì)致說明以致有關(guān)數(shù)據(jù)難以很好地被數(shù)據(jù)庫引用。文字型數(shù)據(jù)則存在標(biāo)準(zhǔn)化問題，繁瑣、含義重疊或交叉的文字描述不利于GIS分析。另外，地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、圖層庫不宜依某一種地質(zhì)觀點(diǎn)建立，而應(yīng)完全基于實(shí)際資料，以便不同觀點(diǎn)的使用者均可根據(jù)自己的觀點(diǎn)進(jìn)行GIS分析。